SU1754798A1

SU1754798A1 - Device for automatic control of water electrolysis for production of hydrogen and oxygen

Info

Publication number: SU1754798A1
Application number: SU904877886A
Authority: SU
Inventors: Игорь Владимирович Варламов; Николай Алексеевич Феоктистов
Original assignee: Московский Технологический Институт Министерства Бытового Обслуживания Населения Рсфср
Priority date: 1990-10-25
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1992-08-15

Abstract

Использование: изобретение относитс к электролизу воды дл получени водорода и кислорода дл газопламенной сварки и пайки. Сущность: дл обеспечени безопасности и надежности работы электролизера 4 датчики 6 и 7 давлени и температуры, установленные в электролизере 4, выведены на блоки защиты по давлению 9 и температуре 11, снабженные соответствующими задатчиками 11 и 12 критического давлени и критической температуры и блоками 16 и 17 сравнени .Выходы с блоков защиты 9 и 11 соединены с входами логического элемента ИЛИ 13, выход которого св зан черезупрае л емыйключ 14 с управл ющими электрод - ми 15 тиристорного контактора 1, установленного на входе устройства. управлени нормальной работой электролизера 4 регул тор давлени 8 в зависимости у Ё ч| 2 vj О 00Usage: the invention relates to the electrolysis of water to produce hydrogen and oxygen for flame welding and brazing. Essence: to ensure the safety and reliability of the cell 4, the pressure and temperature sensors 6 and 7 installed in the cell 4 are led to pressure protection blocks 9 and temperature 11, equipped with appropriate critical pressure and critical temperature control devices 11 and 12, and blocks 16 and 17 Comparison. The outputs from the protection units 9 and 11 are connected to the inputs of an OR 13 logic element, the output of which is connected via an external switch 14 to the control electrodes 15 of the thyristor contactor 1 installed at the input of the device. controlling the normal operation of the electrolyzer 4, the pressure regulator 8 depending on E h | 2 vj O 00

Description

от поступающих сигналов с датчика давлени 6 воздействует на регул тор потребл емой мощности 3, включа и отключа его и довод таким образом давление газа в электролизере 4 до заданного уровн . При недопустимых значени х температуры и/или давлени в электролизере 4 в случае отказа элементов схемы, превышающих критические значени , на выходе одного или обоих блоков защиты 9 и 11 по витс сигнал, принимаемый логическим элементом ИЛИ 13, с которого электрический сигнал через управл емый ключ 14 поступает на управл ющие электроды 15 тиристорного контактора 1, запирающие тиристоры и прекращающие подачу энергии из сети. 1 ил.From the incoming signals from the pressure sensor 6, it acts on the regulator of the consumed power 3, turning it on and off and thus bringing the gas pressure in the electrolyzer 4 to a predetermined level. With unacceptable values of temperature and / or pressure in the electrolyzer 4 in case of failure of circuit elements exceeding the critical values, the output of one or both of the protection units 9 and 11 results in a signal received by the logic element OR 13, from which the electrical signal through a controlled key 14 is supplied to the control electrodes 15 of the thyristor contactor 1, which lock the thyristors and stop the power supply from the network. 1 il.

Изобретение относитс к электролизу воды с целью получени водорода и кислорода дл газопламенной сварки и может быть использовано в электронной, электротехнической , радиотехнической и других отрасл х промышленности, где требуетс локальный нагрев, микросварка и пайка различных металлов, преимущественно цветных.The invention relates to the electrolysis of water for the purpose of producing hydrogen and oxygen for gas-flame welding and can be used in the electronic, electrical, radio and other industries that require local heating, micro-welding and soldering of various metals, mainly non-ferrous.

Известно устройство получени водорода и кислорода при электролизе воды дл газопламенной микросварки и пайки, содержащее блок питани , соединенный с ним через регул тор потребл емой мощности электролизер с выходами на клапан обратного удара и регул тор давлени , св занный с регул тором потребл емой мощности и распределением управл ющих импульсов 8 описанном устройстве регулирование процесса электролиза проводитс только в зависимости от давлени газовой смеси и не учитываетс изменение температуры электролита, которое приводит к качественному изменению состава смеси, а именно к изменению концентрации вод ных паров, вли ющих на режим газопламенной обработки путем поглощени части энергии пламени.A device for producing hydrogen and oxygen in the electrolysis of water for flame micro-welding and soldering is known, which contains a power supply unit, an electrolyzer connected to it via a power consumption regulator with outputs to a backpressure valve and a pressure regulator connected to the power consumption regulator and distribution control pulses 8 of the described device, the regulation of the electrolysis process is carried out only depending on the pressure of the gas mixture and does not take into account the change in the temperature of the electrolyte, which drive m to qualitative change of composition of the mixture, namely, change the concentration of water vapor which affect on flame treatment mode by absorbing the energy of the flame.

Поэтому в устройстве автоматического управлени процессом получени водорода и кислорода при электролизе воды, содержащем блок питани , соединенный через регул тор потребл емой мощности с электролизером , во внутренней полости последнего установлены датчики давлени и температуры, которые выведены соответственно на регул торы давлени и температу- ры, подключенные к регул тору потпебл емой мощности.Therefore, in the device for automatic control of the process of producing hydrogen and oxygen during the electrolysis of water, containing a power supply unit connected via a regulator of power consumption to the electrolyzer, pressure and temperature sensors are installed in the internal cavity of the latter, which are respectively connected to pressure and temperature regulators, connected to the controller of the power output.

Однако датчики и регул торы давлени т температуры имеют пределы чувствительности , в выход за верхний предел возможностей датчиков и регул торов грозит выводом электролизера из стро , тем более что минимальна температура самовоспламенени смеси равна 400° С, а при повышенном давлении температура воспламенени снижаетс .However, the sensors and pressure regulators of temperature have sensitivity limits, the output of the upper limit of the capabilities of the sensors and regulators threatens to lead out of the electrolyzer failure, especially since the minimum auto-ignition temperature of the mixture is 400 ° C, and at elevated pressure the ignition temperature decreases.

Цель изобретени - обеспечение защиты устройства получени водорода и кислорода путем электролиза воды при недопустимых уровн х давлени и температуры .The purpose of the invention is to protect the device for producing hydrogen and oxygen by electrolysis of water at unacceptable levels of pressure and temperature.

Поставленна цель достигаетс тем, чтоThe goal is achieved by the fact that

в устройстве автоматического управлени процессом электролиза воды дл получени водорода и кислорода дл газопламенной сварки и пайки, содержащем блок питани , к которому подключен через регул тор потребл емой мощности электролизер с датчиком давлени и температуры, при этом датчик давлени подсоединен к регул тору давлени , св занному с регул тором потребл емой мощности, датчики давлени иin the device for automatic control of the process of electrolysis of water to produce hydrogen and oxygen for gas-flame welding and brazing, containing a power supply unit to which is connected through a power consumption regulator an electrolyzer with a pressure and temperature sensor, while the pressure sensor is connected to a pressure regulator with power consumption regulator, pressure sensors and

температуры с задатчиками критического значени этих параметров подключены на соответствующие блоки защиты, имеющие выход на логический элемент ИЛИ, соединенный через управл емый ключ с цеп миtemperatures with setpoint adjusters of the critical value of these parameters are connected to the corresponding protection blocks having an output to the OR gate connected through a controllable key to the circuits

управлени тиристорного контактора, включенного на выходе устройства.control thyristor contactor connected to the output device.

На чертеже представлена схема описываемого устройства.The drawing shows the scheme of the described device.

Устройство автоматического управлени процессом Получени водорода и кислорода при электролизе воды содержит установленный на входе и включенный в сеть тиристорный контактор 1, к выходу которого подключен блок 2 питани , напримерThe device for automatic control of the process of obtaining hydrogen and oxygen during the electrolysis of water contains a thyristor contactor 1 installed at the inlet and connected to the network, to the output of which the power supply unit 2 is connected, for example

выпр мительный мост, соединенный с регул тором 3 потребл емой мощности, подключенный к электролизеру 4. газопровод которого направлен в предохранитель 5 обратного удара. В электролизере 4 установлен датчик б давлени и датчик 7 температуры. Датчик 6 давлени выведен на регул тор 8 давлени , выход которого подключен к регул тору 3 потребл емой мощности . Датчики давлени 6 и температуры 7a rectifying bridge connected to the power consumption regulator 3 connected to the electrolyzer 4. the gas pipeline of which is directed to the fuse 5 of the kickback. In the electrolyzer 4, a pressure sensor b and a temperature sensor 7 are installed. The pressure sensor 6 is outputted to a pressure regulator 8, the output of which is connected to the power consumption regulator 3. Pressure sensors 6 and 7 temperature

прдсоединены к входам соответствующихConnected to the inputs of the corresponding

блоков защиты датчик 6 давлени - к блокуprotection blocks pressure sensor 6 - to the block

9защиты по давлению с задатчиком 10 критического давлени , датчик 7 температуры - к блоку 11 защиты по температуре с задат- чиком 12 критической температуры. Выходы блоков 9 и 11 защиты подсоединены к входам логического элемента ИЛИ 13, соединенного через управл емый ключ 14 с управл ющими электродами 15 тиристор- ного контактора 1.9 pressure protection with a critical pressure setting device 10, temperature sensor 7 - to a temperature protection unit 11 with a critical temperature setting device 12. The outputs of the protection units 9 and 11 are connected to the inputs of an OR 13 gate connected via a control key 14 to the control electrodes 15 of the thyristor contactor 1.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При подключении устройства к питающей электросети напр жение через тири- сторный контактор 1, выпр мительный мост 2, регул тор 3 потребл емой мощности поступает на электроды электролизера 4. Управление режимом работы электролизера 4 осуществл етс с помощью регул тора 8 давлени , воспринимающего информацию по уровню давлени в электролизере 4 от датчика 6 давлени и воздействующего на регул тор 3 потребл емой мощности, измен напр жение, подаваемое на электроды электролизера, в сторону увеличени или уменьшени . При достижении определенного уровн давлени через датчик 6 давлени поступает соответствующа информаци на регул тор 8 давлени , выключающий регул тор 3 потребл емой мощности . При снижении давлени ниже оптимального уровн регул тор 3 потребл емой мощности включаетс и через электроды электролизера 4 протекает ток. Процесс газообразовани возобновл етс . Описанна схема позвол ет поддерживать давление в системе на определенном заданном уровне. Сигнал защиты электролизера 4 при недопустимом по услови м эксплуатации давлении, вызванном, например, отказом элементов регул тора 3 потребл емой мощности или регул тора 8 давлени , формируютс блоком 9 защиты по давлению. Сигнал сдатчика 6 давлени поступает на вход схемы 16 сравнени блока 9 защиты и сравниваетс с электрическим сигналом задатчикаWhen the device is connected to the power supply network, the voltage through the thyristor contactor 1, the rectifying bridge 2, the consumed power regulator 3 is supplied to the electrodes of the electrolyzer 4. The operating mode of the electrolyzer 4 is controlled by the pressure regulator 8 the pressure in the electrolyzer 4 from the pressure sensor 6 and the consumed power acting on the regulator 3, changes the voltage applied to the electrodes of the electrolyzer in the direction of increase or decrease. When a certain pressure level is reached, the corresponding information is fed through the pressure sensor 6 to the pressure regulator 8, turning off the power consumption regulator 3. When the pressure drops below the optimal level, the power consumption regulator 3 is turned on and current flows through the electrodes of the cell 4. The gassing process is resumed. The scheme described allows maintaining the pressure in the system at a certain predetermined level. The protection signal of the electrolyzer 4, under pressure that is unacceptable under operating conditions, caused, for example, by a failure of the elements of the power regulator 3 or the pressure regulator 8, is formed by the pressure protection unit 9. The signal from the pressure gauge 6 is fed to the input of the comparison circuit 16 of the protection unit 9 and is compared with an electric signal from the dial

10критического давлени , подаваемым на другой вход схемы 16 сравнени блока 9 защиты. Если первый сигнал превысит второй , то на выходе блока 9 защиты по витс сигнал, передаваемый транзисторным логическим элементом ИЛИ 13 через управл емый ключ 14 на управл ющие электроды 15 тиристорного контактора 1, под действием10 critical pressure applied to another input of the comparison circuit 16 of the protection unit 9. If the first signal exceeds the second one, then the output of the protection unit 9 is a wired signal transmitted by a transistor logic element OR 13 through a control key 14 to the control electrodes 15 of the thyristor contactor 1, under the action

которого тиристоры запираютс , и происходит отключение устройства от сети.the thyristors are locked and the device is disconnected from the network.

Схема обеспечивает также защиту устройства при недопустимой по услови м экс- 5 плуатации температуре в электролизере 4. Сигнал с датчика 7 температуры поступает на вход схемы 17 сравнени блока 11 защиты по температуре, сравниваетс с сигналом задатчика 12 критической температурыThe circuit also provides protection of the device when the temperature in the electrolyzer 4 is unacceptable under the operating conditions of operation of the cell. 7

0 и при превышении первого сигнала формируетс выходной сигнал, поступающий на один из входов транзисторного логического элемента ИЛИ 13, с которого через управл емый ключ 14 и управл ющие электроды 1Г0 and when the first signal is exceeded, an output signal is generated, which is fed to one of the inputs of the transistor logic element OR 13, from which through the control key 14 and control electrodes 1G

5 запирает тиристоры контактора 1, прерыва ющие питание электролизера 4.5 closes the thyristors of the contactor 1, interrupting the power supply of the electrolyzer 4.

Обеспечение защиты электролизер при недопустимых по услови м эксплуата0 ции давлении и температуре путем отключени его электронным контактором от сетм позвол ет повысить надежность и безопасность работы с гремучим газом, увеличивает ресурс работы электролизера без капиталь-0Providing protection of the electrolyzer under pressure and temperature that are unacceptable under operating conditions by disconnecting the electronic contactor from the network allows to increase reliability and safety of work with explosive gas, increases the service life of the electrolyzer without capital-0

Claims

5 repair, the service life of the connecting elements and allows you to set different modes of operation of the electrolyzer. Formula of the Invention A device for automatically controlling the process of electrolysis of water for the consumption of hydrogen and oxygen for gas-flame welding, containing a supply of power to which power is connected to an electrical transmitter in which pressure and temperature sensors are installed, the output of the pressure sensor through a pressure regulator is connected to the control input of the power consumption regulator, from ichayuschees

0 by the fact that, in order to increase reliability and safety in operation, a thyristor contactor included at the input of the power supply unit, pressure and temperature protection units, respectively equipped with setting devices for critical values of pressure and temperature, OR logical element and controlled key, while the temperature sensor output through the temperature protection unit is connected to the first about

0 by the input of the logic element OR, the output of the pressure sensor through the pressure protection unit is connected to the second input of the logic element OR, the output of which is connected to the control input of the thyristor contactor via a control key.